thiết kế công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt bằng lò đốt rác công suất 300kgngày

thiết kế công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt bằng lò đốt rác công suất 300kgngày Đánh giá hiện trạng môi trường, chỉ ra được ảnh hưởng của ô nhiễm nguồn rác thải sinh hoạt tới đời sống sinh hoạt sức khỏe của nhân dân xã Bình Trung. Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn bằng lò đốt chất thải rắn tập trung của xã Bình Trung. Thiết kế hệ thống xử lý rác thải tập trung của xã Bình Trung bằng phương pháp thiêu đốt. Công suất 300kgngày, khí sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 30: 2012 BTNM

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

LỜI CẢM ƠN 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI SINH HOẠT TẠI XÃ BÌNH TRUNG 4

I TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI SINH HOẠT TẠI XÃ BÌNH TRUNG 4

1.1 Định nghĩa, nguồn gốc phát sinh, những tác động của RTSH tới môi trường 4

1.1.1 Định nghĩa 4

1.1.2 Nguồn phát sinh chất thải sinh hoạt 5

1.1.3 Những tác hại của chất thải rắn sinh hoạt 6

1.2 Tình hình RTSH các hộ gia đình và thành phần RTSH 8

1.2.1 Tình hình RTSH các hộ gia đình 8

1.2.2 Thành phần RTSH trong nguồn RTSH 10

1.3 Phương pháp quản lý và xử lý RTSH 12

1.3.1 Quản lý rác thải sinh hoạt 12

1.3.2 Xử lý rác thải sinh hoạt 12

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 13

2.1.Cơ sở lý thuyết quá trình đốt rác thải sinh hoạt 13

2.2 Lý thuyết quá trình đốt 13

2.3 Lý thuyết quá trình xử lý khí thải 15

2.4.Lựa chọn công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt 20

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC SINH HOẠT 25

2.1 Tính toán cơ sở 25

2.2 Cấu tạo 32

2.3 Tính toán 34

CHƯƠNG III KHÁI TOÁN KINH PHÍ 61

3.1 Các tài liệu áp dụng tính toán 61

3.2 Chi phí xây dựng, cung cấp, lắp đặt hệ thống xử lý khí thải 62

3.3 Chi phí khấu hao 64

3.4 Chi phí vận hành 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Khối lượng RTSH từ các hộ gia đình có nguồn thu nhập khác nhauBảng 1.2 Thành phần rác thải sinh hoạt của một số xã, thị trấn

Bảng 1.3 Thành phần của các cấu tử hữu cơ trong CTSH

Bảng 1.4 Tỷ lệ các loại chất thải trong nguồn CTSH

Bảng 2.1 Thành phần của rác thải sinh hoạt: lò đốt rác chất thải sinh hoạt

Bảng 2.2 Thành phần cháy của dầu DO

Bảng 2.3 Thông số thiết kế tháp hấp phụ

Bảng 3.1 Chi phí xây dựng, cung cấp, lắp đặt hệ thống xử lý khí thải

DANGH MỤC SƠ ĐỒ

1.1 Sơ đồ nguồn phát sinh CTSH

1 2 Sơ đồ các nguồn phát sinh chất thải và phân loại chất thải

2.1 Sơ đồ công nghệ lò đốt rác thải sinh hoạt

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

RTSH: Rác thải sinh hoạt

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

BTNMT: Bộ tài nguyên môi trường

VNĐ: Việt nam đồng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án là kết quả thực hiện của riêng tôi Kết quả tính toántrong đồ án là trung thực và thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, khảo sáttình hình thực tiễn tại địa phương đang xây dựng dự án và dưới sự hướng dẫnkhoa học của TS.Nguyễn Thu Huyền Nội dung đồ án có tham khảo và sử dụngcác tài liệu thông tin được đăng tải trên các trang web theo danh mục tài liệu đồán

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp, em nhận được nhiều sự giúp đỡ, ýkiến đóng góp từ rất nhiều phía Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhấttới quý thầy cô trong khoa Môi Trường- Trường ĐH Tài Nguyên & MôiTrường Hà Nội, các thầy cô đã nhiệt tình giảng dạy truyền đạt những kiến thức,trang bị cho em kiến thức trong suốt quá trình học tập và quan tâm chỉ bảo tậntình em trong suốt thời gian học tập

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của TS.Nguyễn ThuHuyền đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em trongsuốt thời gian thực hiện và hoàn thành đồ án

Đồng thời em cũng xin cám ơn các anh chị trong Chi Cục Bảo Vệ Môi Trườngtỉnh Bắc Cạn đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em trong việc đi thực tế để thu thập

số liệu, tìm tài liệu và cung cấp thêm cho em các kiến thức về công nghệ xử lýrác thải sinh hoạt bằng lò đốt rác

Em xin chân thành cảm ơn.

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Rác thải gây ô nhiễm môi trường đang là vấn đề ngày càng bức xúc khôngchỉ ở các đô thị, thành phố lớn mà ngay cả đối với các thị trấn, thị xã nhỏ, vùngnông thôn và miền núi Trong những năm qua việc thu gom xử lý rác thải ởnông thôn, thị trấn, thị tứ còn mang tính chất tự phát, chưa được quan tâm, đầu

tư nên ô nhiễm môi trường do rác thải nhiều nơi đã ở mức báo động Đây cũngđang là vấn đề môi trường được nhà nước cùng với các cấp, các nghành rất quantâm

Cùng với quá trình phát triển của các nghành kinh tế, quá trình đô thị hóa

và sự gia tăng dân số, tổng lượng rác thải phát sinh tại khu vực nông thôn ngàynay càng gia tăng Theo số liệu thống kê, các tỉnh trong lưu vực phát sinhkhoảng hơn 1.500 tấn rác thải mỗi ngày, trong đó chủ yếu là rác thải sinh hoạt.Lượng rác thải phát sinh không được thu gom, xử lý mà thường đổ tập trung ởrìa đường, các mương, rãnh hoặc đổ xuống các sông suối Đây là nguồn ô nhiễmtiềm tàng cho nước mặt và nước ngầm

Xã Bình Trung, huyện Chợ Đồn, tỉnh Bắc Kạn là xã thuần nông có đặcđiểm công nghiệp ít phát triển, nguồn rác thải chủ yếu là nguồn rác thải sinhhoạt và rác thải nông nghiệp Dân cư phân bố rải rác trong các thôn bản, mỗithôn có phong tục tập quán riêng Xã nằm xa các trung tâm đô thị, hệ thống giaothông chưa được hoàn thiện, đặc biệt là các dự án bảo vệ môi trường chưa có, ýthức bảo vệ môi trường của người dân chưa cao vì vậy rác ở đây thường đượcngười dân vứt tự do hoặc tập chung tại các bãi đất trống cạnh bờ sông, lượng rácnày không có sự quản lý, thu gom của tổ vệ sinh môi trường Việc vứt rác nhưtrên làm mất mỹ quan và làm ô nhiễm môi trường sống, ô nhiễm nghiêm trọngnguồn nước mặt và nước ngầm tại các dòng sông, điều này đã ảnh hưởng trựctiếp đến đời sống sức khỏe của cả cộng đồng dân cư

Hiện tại xã chưa có khu vực tập kết rác thải và chưa có công trình xử lý rácthải Để đảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường và sự phù hợp với sự phát triển

kinh tế xã hội, việc xây dựng khu xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn xã là hếtsức cần thiết và cấp bách, đáp ứng nguyện vọng chính đáng của nhân dân, đảmbảo vệ sinh môi trường và cảnh quan khu vực, phù hợp với định hướng xâydựng đời sống văn minh cho nhân dân của Đảng và Nhà nước Góp phần nângcao chất lượng sống của người dân khu vực nông thôn, giảm các nguyên nhângây ô nhiễm nguồn nước.

3 Tóm tắt nội dung đề tài

- Dự báo lượng phát thải, thành phần chất thải rắn

- Tính toán lượng khí thải phát sinh sau lò đốt, phân tích các chỉ tiêu thành phần

Từ đó tính toán hệ thống xử lý khí thải

- Đề xuất biện pháp xử lý tro của lò đốt

- Dự toán về kinh phí

- Thực hiện các bản vẽ

4 Phương pháp nghiên cứu thực hiện

- Sử dụng phương pháp thống kê thu thập số liệu

- Điều tra khảo sát hiện trạng rác thải và các biện pháp xử lý của xã

- Phương pháp xử lý số liệu

- Phương pháp phân tích đánh giá

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI SINH HOẠT TẠI XÃ BÌNH TRUNG

I TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI SINH HOẠT TẠI XÃ BÌNH TRUNG

1.1 Định nghĩa, nguồn gốc phát sinh, những tác động của CTSH tới môi trường

1.1.1 Định nghĩa

Chất thải rắn sinh hoạt: là những chất thải liên quan đến các hoạt động củacon người, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan trường học,các trung tâm dịch vụ thương mại Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần baogồm kim loại, sành sứ, thủy tinh, gạch ngói vỡ, đất, đá, cao su, chất dẻo, thựcphẩm dư thừa hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, vỏ rau quả v.v…

- Chất thải thực phẩm bao gồm các thức ăn thừa, rau quả,…loại chất thải nàymang bản chất dễ bị phân hủy sinh học, quá trình phân hủy tạo ra các chất cómùi khó chịu, đặc biệt trong điều kiện thời tiết nóng ẩm Ngoài các loại thức ăn

dư thừa từ gia đình còn có thức ăn dư thừa từ các bếp ăn tập thể, nhà hàng,khách sạn, kí túc xá, chợ…

- Các chất thải rắn từ đường phố có thành phần chủ yếu là các lá cây que, củi,nilon, vỏ bao gói…

- Tro và các chất dư thừa thải bỏ khác bao gồm: các loại vật liệu sau đốt cháy,các loại sản phẩm sau khi đun nấu bằng than củi, và các chất thải dễ cháy kháctrong gia đình, trong kho của các công sở, xí nghiệp, các loại xỉ than

- Chất thải trực tiếp của động vật chủ yếu là phân, bao gồm phân người và phâncủa các động vật khác

- Các chất thải lỏng chủ yếu là bùn gas cống rãnh, là các chất thải sinh hoạt từkhu vực dân cư

1.1.2 Nguồn phát sinh chất thải sinh hoạt

Cùng với những hoạt động sản xuất của con người và sự phát triển của cácngành đã tạo ra các sản phẩm, dịch vụ phục vụ nhu cầu của con người ngày càngtăng lên Cùng với đó là lượng CTSH của các hoạt động này cũng gia tăng

CTSH được thải ra từ mọi hoạt động sản xuất tiêu dùng trong đời sống xã hộitrong đó lượng rác thải chiếm khối lượng lớn chủ yếu ở khu dân cư, các nhàmáy, xí nghiệp

1.1 Sơ đồ nguồn phát sinh CTSH

Cơ quan trường học

Khu dân cư

Nhà máy,

xí nghiệp

Xây dựng

Hoạt động nông nghiệp

1.2 Sơ đồ các nguồn phát sinh chất thải và phân loại chất thải

1.1.3 Những tác hại của chất thải rắn sinh hoạt

 Đối với môi trường

a Làm ô nhiễm môi trường đất

Các chất hữu cơ còn phân hủy được trong môi trường đất tương đối nhanhchóng trong điều kiện yếm khí và hiếu khí Khi có độ ẩm thích hợp qua hàngloạt sản phẩm trung gian cuối cùng tạo ra các khoáng chất đơn giản như nước,khí cacbonic Nếu trong điều kiện yếm khí thì sản phẩm cuối cùng chủ yếu là

CH4, H2O, CO2 gây ngộ độc cho môi trường đất

Khi thải ra môi trường một lượng CTSH quá nhiều làm cho môi trường đất quátải, không kịp làm sạch và tiêu hủy hết các chất thải sẽ gây ra tình trạng ô nhiễm

Các loại khác

Dạng rắn

Chất thải công nghiệp

Chất thải sinh hoạt

Hơi độc hại

Chất lỏng dầu mỡ Dạng lỏng

Các hoạt động giao tiếp và đối ngoại

Các quá

trình sản

xuất

Các quá trình phi sản xauats

Các hoạt động quản lý

Chất thải

Dạng khí

Hoạt động sống

và tái sản sinh con người

Các hoạt động kinh tế

xã hội của con người

Bùn ga

cống

Sự ô nhiễm này sẽ cùng với ô nhiễm kim loại nặng, chất độc hại theo nước trongđất chảy xuống mạch nước ngầm, làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặttrong đất.

b Làm ô nhiễm môi trường nước

Các loại CTSH nếu là rác hữu cơ trong môi trường nước sẽ được phân hủymột cách nhanh chóng Phần nổi trên mặt nước sẽ có quá trình khoáng hóa chấthữu cơ để tạo ra các sản phẩm trung gian sau đó là những sản phẩm cuối cùng làchất khoáng và nước Phần chìm trong nước sẽ có quá trình phân giải yếm khí

để tạo ra hợp chất trung gian và sau đó là những sản phẩm cuối cùng như CH4,

H2O, CO2 H2S Tất cả các chất trung gian đều gây mùi hôi thối và là độc nhất.Bên cạnh đó còn có bao nhiêu vi trùng và siêu vi trùng làm ô nhiễm nguồnnước

Các lọai CTSH phân hủy tạo ra các yếu tố độc hại ngấm dần vào trong đất vàchảy xuống mạch nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước quan trọng Nếu rác thải

là những chất kim loại thì nó gây nên hiện tượng ăn mòn môi trường nước Sau

đó quá trình ôxy hóa có ôxy và không có ôxy xuất hiện gây nhiễm bẩn cho môitrường nước Những loại rác thải độc như Hg, Pb hoặc các chất phóng xạ cònnguy hiểm hơn

c Làm ô nhiễm môi trường không khí

Các loại CTSH thường có bộ phận có thể bay hơi và mang theo mùi làm ônhiêm không khí Cũng có những loại rác thải có khả năng thăng hoa phát tánvào không khí gây ô nhiễm trực tiếp Cũng có loại rác thải trong điều kiện nhiệt

độ và độ ẩm thích hợp (350C và độ ẩm 70 - 80%) sẽ có quá trình biến đổi nhờhoạt động của vi sinh vật làm ô nhiễm môi trường không khí

d Đối với sức khỏe con người

- Rác thải chứa nhiều vi khuẩn, vi trùng gây bệnh do chứa mầm bệnh từ phânngười, súc vật Các vi khuẩn gây bệnh như: E.Coli, Coliform, giun, sán Ruồi,muỗi đậu vào rác rồi mang theo các mầm bệnh đi khắp nơi Kim loại nặng: Chì,

thủy ngân, crôm có trong rác không bị phân hủy sinh học, mà tích tụ trong sinhvật, tham gia chuyển hóa sinh học

- Bệnh về da, bệnh phổi, phế quản Ung thư sốt xuất huyết Sida, cảm cúm, dịchbệnh và các bệnh nguy hại khác Các bệnh trên có thể gây ra các tác động tứcthời hoặc lâu dài bệnh về da vi khuẩn sẽ xâm nhập vào da và gây viêm da Ngoài

ra chất hữu cơ dễ bay hơi cũng có thể gây viêm loét da Bệnh phổi, phế quảnChất hữu cơ dễ bay hơi gây nguy cơ bị hen suyễn nhất, chảy nước mắt, mũi,viêm họng Trường hợp ngộ độc nặng có thể gây nhức đầu, nôn mửa Về lâu dài

có thể gây tổn thương gan và các cơ quan khác ngoài ra khi tiếp xúc trưc tiếp vớirác thải còn gây ra bênh xung huyết niêm mạc miệng, viêm họng, lợi, rối loạntiêu hóa

Bệnh ung thư một số thành phần chất hữu cơ dễ bay hơi trong rác có khả nănggây ung thư như: benzen, styrene butadience gây ung thư máu; tiếp xúc trực tiếpnhiều với THC có khả năng gây ung thư da, ung thư tinh hoàn Bệnh sốt xuấthuyết từ rác thải là môi trường cho muỗi phát triển Muỗi chích sẽ gây nên bệnhsốt xuất huyết và lan truyền mầm bệnh đi khắp nơi Bệnh này gây nguy hiểmđến tính mạng, nếu không được cấp cứu kịp thời có thể gây tử vong Bệnh sida,cảm cúm, dịch bênh và các bệnh nguy hại khác Rác thải chứa nhiều ruồi, muỗi

và vi trùng gây bệnh nên dễ bị dịch bệnh khi tiếp xúc trực tiếp với rác thải

1.2 Tình hình CTSH các hộ gia đình và thành phần CTSH

1.2.1 Tình hình CTSH các hộ gia đình

Khối lượng rác thải sinh hoạt của các hộ:

Có một thực tế rằng người dân chỉ thường quan tâm đến giá trị cũng như khốilượng các sản phẩm đầu vào và lợi ích của chúng mang lại, trái lại họ ít quantâm đến những loại phế liệu, phế thải ra môi trường của các sản phẩm LượngCTSH thải ra trên một ngày thực tế cũng không cố định là bao nhiêu, CTSH cóngày ít cũng có ngày thì nhiều, nó còn tùy thuộc vào những sinh hoạt tiêu dùnghàng ngày

Những hộ gia đình có ngành nghề khác nhau hay nguồn thu nhập khác nhau thìlượng rác thải sinh hoạt cũng rất khác nhau Ở đây phân loại mẫu dựa theo tiêutrí là căn cứ vào nguồn thu nhập của các hộ gia đình chia làm 3 loại: sản xuấtnông nghiệp, buôn bán dịch vụ, lương hành chính.

Bảng 1.1 Khối lượng CTSH từ các hộ gia đình có nguồn thu nhập khác nhau

(Nguồn: tự điều tra)

Do đặc thù nghề nghiệp và mức sinh hoạt của người dân ở đây là khác nhau, vớicác hộ gia đình có nguồn thu nhập chính từ các hoạt động buôn bán dịch vụ thìkhối lượng CTSH thải ra hàng ngày rất nhiều Cụ thể bình quân trong một tuầnCTSH mà mỗi một hộ này thải ra là 11,55kg tương đương với 1,65kg/hộ/ngđ.Đối với những hộ gia đình có nguồn thu nhập chính từ các hoạt động sản xuấtnông nghiệp họ chủ yếu sống xa khu vực trung tâm và các trục dường chính.Bình quân trong một tuần lượng CTSH mà mỗi hộ ở khu vực này thải ra là4,45kg tương đương với 0,64kg/hộ/ngđ

Đối với hộ có nguồn thu nhập chính từ lương hành chính thì bình quân lượngCTSH thải ra trong một tuần là 7,58kg tương đương với 1,88kg/hộ/ ngđ

Như vậy bình quân lượng CTSH thải ra môi trường của mỗi hộ gia đình trên là1,12kg/hộ/ngđ

Ở đây có sự chênh lệch về khối lượng CTSH thải ra môi trường của các hộ giađình có nguồn thu nhập khác nhau là do có những điểm khác biệt nhau giữa các

hộ gia đình này Có thể thấy những hộ gia đình này có lượng CTSH thải ra nhiềuhơn là do đặc điểm sinh hoạt hay khả năng tài chính của họ tốt nên nhu cầu tiêudùng, tiêu thụ hàng hóa, sản phẩm nhiều hơn

1.2.2 Thành phần CTSH trong nguồn CTSH

Bảng 1.2 Thành phần rác thải sinh hoạt của một số xã, thị trấn

Lá cây, vỏ hoa quả, xác động vật 50,27 50,7 62,24

Bảng 1.3 Thành phần của các cấu tử hữu cơ trong CTSH

Bảng 1 4 Tỷ lệ các loại chất thải trong nguồn CTSH:

nilon được sử dụng rất nhiều mà trong khi người tiêu dùng chưa nhận ra tác hạicủa nó gây ran gay cả khi sử dụng và khi không sử dụng nữa Túi nilon đặc biệt

là túi nilon tái chế dùng đựng thực phẩm không gây nguy hại trước mắt và vềlâu dài có thể gây bệnh ung thư tim mạch …

Tính trung bình mỗi ngày thì một hộ gia đình sử dụng 3-4 túi nilon, túi bóng, khi

đi chợ hay mua các loại sản phẩm hàng hóa như rau, dưa cà, thực phẩm tươisống Hay những lọa thực phẩm tươi sống chúng ta thường dùng như mì gói,bánh kẹo, dầu gội, sữa tắm…đều được đựng trong các loại bao bì có nguồn gốc

là túi nilon Khi ra đường, ra vườn, cửa ngõ dọc thôn xóm, trục đường lớn, bến

xe, chợ, hay ra đến ngoài các cánh đồng thì cũng thấy túi bóng, túi nilon khắpnơi

1.3 Phương pháp quản lý và xử lý CTSH

1.3.1 Quản lý rác thải sinh hoạt

- Giảm thiểu tại nguồn: tách và phân loại rác thải ngay tại từng hộ gia đình, hạnchế sử dụng túi nilon,…

- Giảm thiểu, tái sử dụng từ các phế liệu, phế thải như: chai nhựa, catton, giấy…

- Tiết kiệm nguồn năng lượng

- Thiết kế và tạo ra các sản phẩm ít gây ô nhiễm và ít các nguồn gây chất thảihơn khi sử dụng

- Một số thực phẩm thừa sử dụng cho chăn nuôi, tro xỉ đem bón cây

- Thu gom hàng ngày, chuyển đến bãi tập kết để xử lý

1.3.2 Xử lý rác thải sinh hoạt

Thiêu đốt là phương pháp thành công nhất đảm bảo phá hủy các độc tínhđộc hại của chất thải rắn, giảm thiểu thể tích rác đến 95% và tiêu diệt hoàn toàn

vi khuẩn gây bệnh ở nhiệt độ cao Phương pháp này đáp ứng tất cả các tiêu chí

về tiêu hủy an toàn ngoại trừ việc phát thải các khí thải cần được xử lý

 Xử lý bằng phương pháp chôn lấp

Đây là phương pháp phổ biến được dùng ở nhiều nơi nhất là các nước đangphát triển Chất thải sau khi chuyển đến bãi chôn lấp thành từng ô có lớp phủ,lớp lót trên và dưới ô chon lấp để ngăn ngừa chất thải phát tán theo gió hoặcngẫm vào lòng đất

II LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.Lựa chọn công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt

a Lựa chọn phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt

Xử lý chất thải là một quá trình được tiến hành từ khi chất thải bắt đầu phátsinh tới việc xử lý chất thải ở giai đoạn cuối Hiện nay trên thế giới phổ biếnphương pháp xử lý là chôn lấp, thiêu đốt… Mỗi phương pháp có những ưunhược điểm khác nhau

Các biện pháp kỹ thuật xử lí rác thải tại Việt Nam

Cùng với xu thế chung của thế giới, ở nước ta trong những năm gần đây chínhphủ rất coi trọng việc bảo vệ môi trường và các biện pháp để quản lí chất thảirắn Các phương pháp xử lý chất thải rắn đang được áp dụng tại Việt Nam hiệnnay tập chung vào:

- Tái chế chất thải: Việc tái chế chất thải chỉ mang tính tự phát, tập trung ởnhững thành phố lớn Các loại phế thải có giá trị như: Thuỷ tinh, Đồng, Nhôm,sắt, giấy được đội ngũ đồng nát thu mua ngay tại nguồn, chỉ còn một lượngnhỏ tới bãi rác và tiếp tục thu nhặt tại đó Tất cả phế liệu thu gom được chuyểnđến các làng nghề Tại đây quá trình tái chế được thực hiện Việc thu hồi sửdụng chất thải rắn góp phần đáng kể cho việc giảm khối lượng chất thải đưa đếnbãi chôn lấp, tận dụng được nguồn nguyên liệu đầu vào cho các quá trình sảnxuất, tạo công ăn việc làm cho một số lao động

- Đốt chất thải: Có thể xử lý được nhiều loại rác, phương pháp này giảm thiểutối đa số lượng và khối lượng rác thải, đồng thời tiêu diệt được hoàn toàn cácmầm bệnh trong rác Phương pháp này đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cao, chiphí vận hành bảo dưỡng tương đối tốn kém Xử lý chất thải rắn bằng phươngpháp đốt có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu tới mức nhỏ nhất lượngchất thải cần phải có biện pháp xử lý cuối cùng Nếu sử dụng công nghệ đốt tiêntiến thì việc xử lý bằng phương pháp này còn có ý nghĩa bảo vệ môi trường cao.

- Chôn lấp chất thải rắn: Chôn lấp đơn thuần không qua xử lí, đây là phươngpháp phổ biến nhất dễ làm ít tốn kém Nhưng phương pháp này có những nhượcđiểm: diện tích đất sử dụng nhiều, rác sau khi chôn lấp thường bị những ngườinhặt rác bới lên để lấy vật dụng có thể tái sử dụng, chuột và côn trùng có thể tharác và các tác nhân nguy hại ra môi trường Ngoài ra nước mưa thấm vào hố rác

có thể làm ảnh hưởng tới nguồn nước những vùng xung quanh Bởi vậy chôn lấpkhông phải là giải pháp nhằm giải quyết tận gốc của chất thải rắn

- Chế biến thành phân hữu cơ: Phương pháp làm phân hữu cơ có ưu điểm làmgiảm lượng rác thải hữu cơ cần chôn lấp, cung cấp phân bón phục vụ nôngnghiệp Phương pháp này rất phù hợp cho việc xử lí chất thải rắn sinh hoạt,phương pháp này được áp dụng rất có hiệu quả

 Chọn phương pháp thiêu đốt chất thải rắn

Công nghệ thiêu đốt là đốt chất thải một cách có kiểm soát trong một vùng kín,mang nhiều hiệu quả Quá trình đốt được thực hiện hoàn toàn, phá hủy hoàntoàn chất thải độc hại bằng cách phá vỡ các liên kết hóa học, giảm thiểu hay loại

bỏ hoàn toàn độc tính Hạn chế tập trung chất thải cần loại bỏ vào môi trườngbằng cách biến đổi chất rắn, lỏng thành tro

Thành phần khí thải chủ yếu là CO2, NOx, hơi nước, hydrogen chloride và cáckhí khác Các khí vẫn tiềm ẩn khả năng gây hại cho con người và môi trường, vìvậy cần có hệ thống xử lý khói thải từ lò đốt

Các yếu tố quyết định sự hiệu quả của lò đốt: sự cân bằng năng lượng, hệ thốngkiểm soát chế độ đốt, nhiệt độ trong buồng đốt, độ ẩm của chất thải

Công nghệ sản xuất vận hành

Sơ đồ công nghệ của lò đốt rác sinh hoạt

b Quy mô, giải pháp xây dựng của lò đốt rác sinh hoạt tại xã Bình Trung

- Quy mô xây dựng: Bao gồm các hạng mục

+ Sân phơi kết hợp nhà phân loại rác + lò đốt rác với tổng diện tích 57m2

+ Thiết kế bể chứa rác liên hợp với bể xử lý nước rác có tổng diện tích 123,7m2

+ Đường vào sân tập kết rác rộng 3m, dài 31,8m

- Giải pháp xây dựng

+ Thiết kế sân phơi kết hợp nhà phân loại rác + lò đốt rác với tổng diện tích là57m2, nhà một tầng, chiều cao toàn nhà 3,7m trong đó có nhà phân loại rác, lòđốt rác, xây tường bao quanh khu đặt lò đốt rác, tường 110 vữa xi măng M75.Nhà phân loại rác được lợp mái tôn vì kèo thép hình, xà gồ thép dập chữ C Lòđốt rác xây gạch chịu lửa và vữa hỗn hợp amiang chịu lửa, kích thước lò1.4x2.1m, ống khói cao 3.6m, lắp dựng bằng ống cống (D30-D40), nền nhà sânphơi đổ bê tông đá 2x4, M100 dày 10cm

+ Thiết kế bể chứa rác liên hợp với bể xử lý nước rác có tổng diện tích 123.7m2.Chia bể chứa làm 3 ngăn chứa rác, đào phần âm đất cấp III là 0.6m, để nổi 1.5m,chiều sâu bể chứa rác tính đến mặt đáy bể là 1,85m Bể xử lý nước rác đượcthiết kế liên hoàn với bể chứa rác đáy bể xử lý thiết kế sâu 2,55m, bể chia làm 2ngăn Thành bể chứa và bể xử lý trát vữa xi măng M75, đáy bể đổ bê tông cốtthép dày 15cm, láng vữa xi măng dày 2cm M75 láng nền có đánh mầu, thành bểxây gạch chỉ đặc dày 220,vữa xi măng mác M75, giằng bể phía trên mặt kíchthước 250x220, tường trát dày 20, vữa M75 Đáy bể chứa đặt rãnh ở giữa để thugom nước rác, trên mặt rãnh đặt tấm đan đục lỗ và lớp đá dăm lọc nước rác.Thiết kế đáy bể dốc để nước rác chảy tự nhiên xuống rãnh, sau đó rãnh dốc vềphía bể xử lý nước rác để xử lý trước khi cho chảy ra môi trường tự nhiên, trođốt xuống bể một cách thuận lợi đồng thời chống ngã xuống bể khi công nhânlàm việc Xây trụ đỡ vì kèo liền thành bể bằng gạch chỉ đặc, xi măng M75, phíatrên vì kèo dùng xà gồ thép dập, mái lợp tôn múi

2.2.Cơ sở lý thuyết quá trình đốt rác thải sinh hoạt

Quá trình xử lý CTSH bằng phương pháp đốt gồm 2 giai đoạn chính

- Đốt chất thải: Ở giai đoạn này chất thải được đốt cháy tạo thành tro và khói lò.Một phần tro nằm dưới dạng xỉ sẽ được tháo ra ở đáy lò, một phần dưới dạngbụi sẽ được cuốn theo khói lò

- Xử lý khói lò: Khói sinh ra trong lò đốt có nhiệt độ cao chứa bụi, những khí ônhiễm như: SO2, NOX, CO2, CO,…trước khi thải vào khí quyển, khói cần được

xử lý để hạ nhiệt độ, loại bớt bụi và khí độc Đảm bảo những yêu cầu tối thiểucủa khói khi thải vào môi trường

 Lý thuyết quá trình cháy của chất rắn

Chất rắn từ khi nạp vào lò tới khi cháy được có thể trải qua các giai đoạn sau:

- Sấy là quá trình nâng nhiệt độ rác thải từ nhiệt độ ban đầu tới khoảng 2000C,trong khoảng nhiệt độ này ẩm vật lý trong chất thải được thoát ra, sau đó là ẩmhóa học Tốc độ sấy phụ thuộc vào kích thước, bề mặt tiếp xúc, độ xốp vật rắn

và nhiệt độ buồng đốt

Thực tế chất thải rắn là hỗn hợp nhiều chất có thành phần và kích thước khôngđồng đều Đây là một vấn đề cần chú ý để tổ chức quá trình đốt được hiệu quảcao

- Nhiệt phân từ khoảng 2000C tới nhiệt độ bắt đầu cháy, xảy ra những quá trìnhphân hủy chất rắn bằng nhiệt Những chất hữu cơ có thể bị nhiệt phân thànhnhững hợp chất phân tử lượng nhỏ hơn ở thể lỏng như axit, axeton, một sốhydrocacbon ở thể lỏng Một số chất khí cũng được sinh ra trong quá trình nhiệtphân như CH4, H2, CO2, CO,… Thành phần của sản phẩm nhiệt phân phụ thuộcvào bản chất của chất thải, nhiệt độ, tốc độ nâng nhiệt độ

- Quá trình cháy là phản ứng hóa học giữa oxy trong không khí, chất thải rắn vàthành phần cháy được sinh ra lượng nhiệt lớn và tạo ra ánh sang Tốc độ cháyphụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ chất cháy có trong nhiên liệu và chất thải rắn.

Ở nhiệt độ nhất định tốc độ cháy phụ thuộc vào nồng độ chất cháy có trong hỗnhợp nhiên liệu, CTR và không khí Khi nồng độ này thấp tốc độ cháy chậm vàngược lại Đối với nồng độ nhất định, tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ Ảnhhưởng của nhiệt độ đối với quá trình cháy lớn hơn nhiều ảnh hưởng của nồng

độ Khi nhiên liệu và CTR được sấy đến quá trình bắt lửa thì quá trình cháy xảy

ra Sau khi bắt lửa quá trình cháy sảy ra mãnh liệt, nồng độ chất cháy trongnhiên liệu và chất thải giảm dần, nhiệt độ buồng đốt tăng cao Trong quá trìnhcháy nhiên liệu và CTR cháy rất mạnh cháy các khí như hydrocacbon, cacbonoxy

- Quá trình tạo xỉ: sau khi cháy hết các cháy được thì các chất rắn không cháyđược sẽ tạo thành tro xỉ Sự tạo thành tro xỉ phụ thuộc vào nhiệt độ buồng đốt.Mỗi loại CTR không cháy được có nhiệt độ nóng chảy khác nhau Các chấtkhông cháy được và không bị nóng chảy tạo thành tro, còn xỉ là tro bị nóng chảytạo thành Thường người ta chọn nhiệt độ thải xỉ là 8500C

 Động học quá trình đốt chất thải rắn

* Các bước xảy ra trong quá trình đốt chất thải rắn

- Khuếch tán đối lưu oxy nhận được từ nhân tới bề mặt lớp biên chảy dòng baoquanh hạt rắn

- Khuếch tán oxy qua chiều dày lớp biên chảy dòng bằng khuếch tán phân tử

- Khuếch tán oxy vào ống mao dẫn

- Hấp thụ oxy vào bề mặt trong của chất thải rắn

- Quá trình nhả khuếch tán: khuếch tán sản phẩm ngược lại ống maodẫn,khuếch tán phân tử, khuếch tán đối lưu sản phẩm vào pha khí

b Lý thuyết quá trình xử lý khí thải

 Sự hình thành các chất thải

- Tro, xỉ bay theo khói bụi: tro xỉ là những chất không cháy được có trong chấtthải Bụi bao gồm tro bay theo khói và một số chất chưa cháy hết do sự cháykhông hoàn toàn nhiên liệu cũng như chất thải Bụi từ trong buồng đốt chủ yếu

là bụi vô cơ kích cỡ nhỏ d<100µm chiếm 90%

- Khí CO, CO2 khi đốt cháy các chất hữu cơ có cacbon, tùy theo lượng oxy sửdụng mà có thể sinh ra CO hoặc CO2 Khi cung cấp thiếu oxy, quá trình cháykhông hoàn toàn: 2C + O2 = 2CO

Khi cung cấp đủ oxy, quá trình cháy hoàn toàn sản phẩm là: C + O2 = CO2

- Khí NOx: 2 khí quan trọng nhất của NOx là NO và NO2 Khí này được hìnhthành do 2 nguyên nhân:

+ Phản ứng của oxy và nito trong không khí cấp vào buồng đốt

+ Phản ứng của oxy và nito có trong nhiên liệu NOx dễ dàng tạo ra khí oxy dưthừa trong quá trình cháy Ở nhiệt độ cao trên 6500C thì NO tạo ra là chủ yếu

- Khí SO2 khí này được tạo ra khi đốt chất thải và nhiên liệu chứa lưu huỳnh:

- Kim loại nặng: Hàm lượng kim loại nặng trong khói thải của lò đốt rác sinhhoạt rất thấp, dưới giới hạn cho phép và không cần qua xử lý

 Xử lý khói thải

Quá trình xử lý khói thải bao gồm những phần sau:

- Hạ nhiệt độ khói thải

- Tách bụi

- Xử lý khí ô nhiễm

Khí thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường được thải ra ngoài qua ống khói

- Hạ nhiệt độ khói thải: mục đích của quá trình này là hạ nhiệt độ của khói thải

để các quá trình tiếp theo được thuận lợi, ngoài ra còn có thể tận dụng lượngnhiệt này để đun nóng nước hay nung nóng không khí trước khi cấp cho lò đốt.Quá trình trao đổi nhiệt dựa trên nguyên lý chung về truyền nhiệt, có thể xảy ratheo kiểu trực tiếp hoặc gián tiếp Nếu là trao đổi trực tiếp có thể dùng thiết bịống chum Nếu là trao đổi gián tiếp có thể dùng các tháp rửa (khi đó quá trình hạnhiệt độ diễn ra đồng thời với quá trình xử lý khí ô nhiễm)

- Tách bụi: bụi trong khói cần phải được tách ra để quá trình hấp thu tiếp theo

có thể thực hiện được tốt Những phương pháp tách bụi thường gặp là phươngpháp khô và phương pháp ướt

Ưu điểm: cấu tạo đơn giản đầu tư thấp, có thể xây dựng bằng các vật liệu sẵn có,chi phí năng lượng, vận hành, bảo quản, bảo trì và sửa chữa thấp, tổn thất ápsuất thấp, có thể làm việc ở nhiệt độ và áp suất khác nhau

Nhược điểm: cồng kềnh, chỉ tách được bụi thô

Phạm vi áp dụng: thường được dùng để tách bụi sơ bộ khi bụi có nồng độ cao,kích thước lớn Chủ yếu áp dụng cho bụi coa d>50µm

- Xyclon

Cơ chế: tách bụi bằng lực ly tâm

Nguyên lý hoạt động: dòng khí đưa vào theo phương tiếp tuyến với than hình trụcủa thiết bị nên sẽ chuyển động xoáy ốc bên trong thiết bị từ trên xuống Dochuyển động xoáy các hạt bụi chụi tác dụng của lực ly tâm làm cho chúng bịvăng về phía hình thành hình trụ của xyclon rồi trạm vào đó được tách ra khỏidòng khí Dưới tác dụng của trọng lực, các hạt bụi này sẽ rơi xuống đáy phễuthu bụi phía dưới của xyclon Khi chạm vào dưới đáy hình nón, dòng khí dộingược trở lại nhưng vẫn giữ nguyên được chuyển động xoáy ốc từ dưới lên trên

và thoát ra ngoài

Ưu điểm: giá thành đầu tư thấp, cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, chi phí sửa chữabảo hành thấp,có khả năng làm việc liên tục, có thể chế tạo bằng các nguyên vậtliệu khác nhau tùy theo yêu cầu về nhiệt độ, áp suất, mức độ ăn mòn

Nhược điểm: hiệu suất tách thấp đối với bụi coa d<5µm, dễ bị mài mòn nếu hạtbụi có độ cứng cao, hiệu suất giảm nếu bụi có độ dính cao

Phạm vi áp dụng: có thể dùng để tách bụi coa d>5µm, thường dùng cho các lĩnhvực như xi măng, mỏ, bột giặt, giấy, lò đốt…

- Thiết bị tách bụi điện(lẵng tĩnh điện)

Cơ chế: tách bụi bằng lực tĩnh điện

Nguyên lý hoạt động: thiết bị gồm 2 tấm đặt song song với nhau được nối vớiđất( điện âp = 0) Đây chính là điện cực lắng của ESP (vì bụi được lắng trên điệncực này) Giữa 2 tấm của điện cực lắng là dây điện đc nối với cực âm của mộtnguồn điện cao thế ( thường là -40KV đến -60KV) một chiều Các dây này đượcgọi là điện cực quầng Dòng khí bụi được thổi vào không gian giữa 2 điện cựclắng Tại đây hạt bụi được ion hóa và được tích điện âm, dưới tác dụng của điệntrường mạnh, các hạt bụi sẽ chuyển động về phía điện cực lắng Trên bề mặtđiện cực lắng, các hạt bụi này sẽ mất điện tích dính vào nhau tạo thành các bánhbụi Còn khí sạch thoát ra ngoài, sau một thời gian nhất định các bánh bụi trên

bề mặt điện cực sẽ được tách ra bằng cách rung lắc hoặc rửa

Ưu điểm: hiệu suất tách bụi rất cao, tách được bụi có kích thước nhỏ(0,1µm), cókhả năng làm việc trong dải nhiệt độ cao, áp suất rộng, làm việc được cả với bụikhô và bụi ướt, tổn thất áp suất nhỏ.

Nhược điểm: không thích hợp cho việc xử lý các chất khí cháy nổ, chi phí đầu

tư cho thiết bị rất lớn, thiết bị cồng kềnh, cấu tạo phức tạp, không thích hợp với

xí nghiệp quy mô vừa và nhỏ

Phạm vi áp dụng: cho bụi coa d>0,1µm, dùng rộng rãi trong các nhà máy nhưnhiệt điện, ximang, vật liệu xây dựng, phân bón, luyện kim, gốm sứ, dầu mỏ…

- Phương pháp ướt

Cơ chế chung: tạo ra sự tiếp xúc giữa dòng khí bụi vớ chất lỏng(thường lànước), bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và được thải ra ngoài dưới dạngbùn cặn

Các thiết bị tách bụi ướt

- Tháp rủa rỗng: nước được phun thành những dòng nhỏ ngược chiều hoặcvuông góc với dòng khí bụi Dòng tiếp súc, các hạt bụi sẽ dĩnh kết với các dọtnước và sẽ bị lẵng xuống đáy Khi sạch sẽ đi ra khoi thiết bị

- Xyclon ướt: có cấu tạo hình trụ, tận dụng được lực ly tâm do dòng khí đượcdẫn vào thiết bị theo phương tiếp tuyến gây ra Dòng khí bụi được đưa vào phầndưới của than hình trụ của thiết bị Nướcđược phun ra từ rất nhiều đầu phun nhỏđặt trên một trục quay ở tâm của hình trụ Nhờ đó phun được thành tia từ tâm rangoài qua dòng khí đang chuyển động xoáy Các giọt nước sẽ bắt các hạt bụi,tiếp đó các giọt nước chứa bụi, dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ văng ra ngoài vàchạm vào thành ướt của xyclon Sau đó những giọt nước chứa bụi sẽ theo thànhxyclon chảy xuống dưới đáy và sẽ bị loại bỏ

- Thiết bị ventury: dòng khí đi từ trên xuống, tại chỗ thắt tốc độ của nó sẽ tănglên đột ngột đạt tới 50 - 80 m/s Cũng tại chỗ thắt có một dãy các lỗ phun nướcvào, nước phun vào khi gặp dòng khí có tốc độ cao, sẽ bị dòng khí xé thành giọtmịn Bụi trong dòng khí sẽ va đập với các giọt nước và sẽ bị các giọt nước bắt

Khi qua khỏi chỗ thắt do thiết diện tang dần nên tốc độ dòng khí giảm dần Cácgiọt nước sẽ lắng xuống dưới đáy thiết bị, tạo thành bùn và tách ra ngoài.

Ưu điểm: giá thành đầu tư thấp, có thể xử lý đồng thời cả khí và bụi, có hiệusuất tách cao đối với bụi có kích thước nhỏ, có thể vận hành ở nhiệt độ tươngđối cao, không có hiện tượng bụi quay lại

Nhược điểm: tiêu thụ năng lượng lớn, chi phí bảo dưỡng cao vì dễ bị ăn mòn,mài mòn điện hóa, tổn thất áp suất lớn đối với thiết bị có có hiệu suất tách bụicao, sinh raq bùn thải

Phạm vi áp dụng: dùng để tách bụi có kích thước nhỏ kết hợp với tách một sốkhí công nghiệp và làm nguội khí

+ Phương pháp hấp phụ: sử dụng than hoạt tính, zeolite…

- Xử lý hơi axit HCl và HF: khống chế nhiệt độ lò đốt khoảng 1100 - 12000C vàthời gian lưu khí cháy trong lò đốt khoảng 1-2s để đảm bảo không phát sinh khíđộc hại như dioxin và furan Ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp hấp phụ

để loại bỏ các khí này Vật liệu hấp phụ thường dùng là than hoạt tính

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC SINH HOẠT

Lượng khí SO2 trong sản phẩm cháy:

Chọn B = 7: tải lượng các chất ô nhiễm trong khói ứng với lượng nhiên liệu tiêuthụ

Lưu lượng khói thải ra ở 1000oC:

10 .

3600

p bui

3

)Tải lượng NOx:

Lượng khí CO trong sản phẩm cháy: η=0 ,01−0 , 05 hệ số cháy không

hoàn toàn về cơ học và hóa học Chọn η=0,02

SO2= M SO 2

L T =

3,644.10−30,0382 =0,0953(g/m

3

)=95,39(mg/m3)

So sánh nồng độ chất ô nhiễm trong khói thải từ lò đốt rác với quy chuẩn QCVN

30 : 2012/BTNMT, suy ra được các thành phần trong khói thải cần qua xử lýtrước khi qua ống khói và thải ra môi trường

Chọn B=0,2 tải lượng các chất ô nhiễm trong khói ứng với lượng tiêu thụ

Lượng khói ở điều kiện thực tế: t khoi=1000o C

= (1000 3, 415 10−3 0,2.2 ,926 )

−4 (g /s)